Remarks on prediction of wave drag using VOF method with interface capturing approach

• Autorzy: Wacławczyk T. , Koronowicz T.

Warianty tytułu

PL

Uwagi na temat wyznaczania oporu falowego w oparciu o metodę VOF oraz schematy o wysokiej rozdzielczości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper concerns modeling of the free surface flow using Volume of Fluid (VOF) method with interface capturing approach. Equation for transport of the volume fraction is discretized using three high resolution schemes. We show that artificial dependence of the high-resolution scheme on the Courant number and switching to first order upwind differencing scheme introduces numerical diffusion that affects solution. Moreover, dynamic character of the scheme can cause artificial interface deformation influencing final wave profile and thus wave drag prediction. Additionally some results connected with modeling of the flow around free surface piercing body are presented.

PL

W artykule przedstawiono model jednopłynowy stosowany w metodzie VOF oraz przedyskutowano j porównano właściwości trzech schematów o wysokiej rozdzielczości. Zależności schematu o wysokiej rozdzielczości od liczby Couranta, schematy CICSAM [8], HRIC [7], prowadzi do występowania sztucznej dyfuzji w wyniku przełączania do schematu różnicowego pierwszego rzędu tzw. pod-prąd (UDS), zobacz Rysunek 2. Zaproponowana modyfikacja, schemat M-CICSAM, pozwala na uniknięcie tego efektu, zapewniając jednocześnie poprawną rekonstrukcję powierzchni rozdziału. W drugiej części artykułu przedstawiono pierwsze wyniki obliczeń stosując zaproponowany schemat M-CICSAM, w trójwymiarowej przestrzeni obliczeniowej. Wyniki zostały otrzymane za pomocą akademickiego kodu FAS TEST wraz z zaimplementowaną przez autorów metodą VOF ze schematami o wysokiej rozdzielczości (współpraca z TU Darmstadt FNB). Otrzymane wyniki obliczeń porównano z profilami fali otrzymanymi eksperymentalnie [12], otrzymując jakościową zgodność. Dalsze prace będą polegały na uwzględnieniu w obliczeniach modelu turbulencji oraz przeprowadzeniu wyznaczania oporu dla rzeczywistych kadłubów statków.

Słowa kluczowe

EN

volume of fluid method; high resolution schemes; wave drag prediction

PL

opór falowy; metoda VOF; model jednopłynowy

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 8, no 1
• Strony: 7--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Wacławczyk T.

autor

Koronowicz T.

• The Szewalski Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Sciences, ul. 1. Fiszera 14, 80-952 Gdańsk

Bibliografia

• [1] Wilson R. V., Carrica P. M., Stern F.: Unsteady RANS method for ship motions with application to roll for a surface combatant, Comp. & Fluids, Vol. 35, 2006, pp. 501-524.
• [2] Azcueta R., Caponnetto M., Schoeding H.: Planning Boats in Waves, Gdańsk HYDRONAV, 2003.
• [3] Wacławczyk T., Palm M.: Numerical prediction of ferry resistance with RANS turbulence model and the Volume of Fluid method for the free surface flow, Gdańsk HYDRONAV, 2003.
• [4] Wacławczyk T., Koronowicz T.: Modeling of the flow in systems of immiscible fluids using volume of fluid method with CICSAM scheme, Turbulence, Vol. 11, 2005, pp. 267-276.
• [5] Wacławczyk T., Koronowicz T.: Modelling of the wave breaking with CICSAM and HRIC highresolution schemes, ECCOMAS for CFD, 2006.
• [6] Wacławczyk T., Koronowicz T.: Modelling of the free surface flows with high resolution schemes, Chem. Proc. Eng., Vol. 27 3/1, 2006, pp. 783-802.
• [7] Muzaferija S., Peric M., Sames P., Schelin T.: A twofluid Navier-Stokes solver to simulate water entry, Twenty Second Symposium on Naval Hydrodynamics, 1998.
• [8] Ubbink O., Issa R.I.: Method for Capturing Sharp Fluid Interfaces on Arbitrary Meshes, J. Comp. Phys., Vol. 153, 1999, pp. 2650.
• [9] Wesseling P.: Principles of Computational Fluid Dynamics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2000.
• [10] B.P. Leonard.: The ULTIMATE conservative difference scheme applied to unsteady onedimensiona advection, Comp. Met. App. Mech. Eng., Vol. 88, 1991.
• [11] Hirt C.W., Nicholls B.D.: Volume of fluid method for dynamics of free boundaries, J. Comp. Phys., Volume 39, 1981, pp. 201-221.
• [12] Metcalf B., Longo J., Ghosh S., Stern F.: Unsteady free-surface wave-induced boundary layer separation for a surface piercing NACA 0024 foil. Towing tank experiments, J. Fluids Struct., Vol. 22, 2006, pp. 77-98.